Thiết kế dây chuyền sản xuất sữa tiệt trùng năng suất 20 tấn sản phẩmngày

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA KỸ THUẬT – THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SỮA TIỆT TRÙNG NĂNG SUẤT 20 TẤN SẢN PHẨM/NGÀY Trình độ đào tạo: Đại học Ngành: Công nghệ thực phẩm Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Tuyết Sinh viên thực hiện: Trần Thị Diệu My Nguyễn Văn Hiền Trần Thị Minh Thư Vũng Tàu, ngày 17 tháng 04 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT- KINH TÊ BIỂN Độc Lập- Tự Do- Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN GVHD: TS NGUYỄN THỊ TUYẾT Sinh viên thực hiện: I TRẦN THỊ DIỆU MY MSSV: 19034594 LỚP: DH19TP TRẦN THỊ MINH THƯ MSSV: 19034387 LỚP: DH19TP NGUYỄN VĂN HIỀN MSSV: 19033976 LỚP: DH19TP TÊN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SỮA TƯƠI TIỆT TRÙNG NĂNG SUẤT 20 TẤN/ NGÀY II 2.1 2.2 2.3 2.4 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Tổng quan - Đặc điểm nguyên liệu - Cơ sở lý thuyết trình cơng nghệ - Trình bày quy trình sản xuất sản phẩm (có vẽ kèm theo đính sau phần tài liệu tham khảo) Tính tốn thiết kế - Tính tốn cân vật chất - Tính tốn thiết bị Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm Bản vẽ - Bản vẽ dây chuyền sản xuất A0 Tp Vũng Tàu, Tháng năm 2022 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN THỊ TUYẾT ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1.Thái độ tác phong tham gia đồ án LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỮA NGUYÊN LIỆU Tính chất hóa lý sữa tươi .5 Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng 2.1 Nước 2.2 Chất béo 2.3 Các hợp chất chứa Ni-tơ 2.4 Đường lactose 2.5 Enzyme 10 2.6 Vitamin 12 2.7 Khoáng chất .12 2.8 Các hợp chất khác 12 Hệ vi sinh vật sữa 13 3.1 Vi khuẩn 13 3.2 Nấm men 14 3.3 Nấm mốc 14 Các nguyên liệu khác sản xuất sữa 14 Quá trình tiệt trùng .17 5.1 Giới thiệu chung 17 5.2 Cơ sở khoa học trình tiệt trùng .18 5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu trình tiệt trùng 19 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TƯƠI TIỆT TRÙNG 20 Quy trình sản xuất 20 1.1 Tiệt trùng sữa bao bì 20 1.2 Tiệt trùng sữa ngồi bao bì UHT 21 Thuyết minh quy trình công nghệ .22 2.1 Tiếp nhận nguyên liệu 22 2.2 Làm lạnh bảo quản .23 2.3 Kiểm tra chất lượng 24 2.4 Ly tâm 24 2.5 Chuẩn hóa 26 2.6 Gia nhiệt .26 2.7 Bài khí 27 2.8 Đồng hóa 27 2.9 Thanh trùng 28 2.10 Phối trộn .29 2.11 Lọc 29 2.12 Đồng hóa lần 29 2.13 Tiệt trùng UHT 29 2.14 Bồn chờ rót vơ trùng 30 2.15 Rót, bao gói 31 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 33 Thời vụ nguyên liệu 33 Biểu đồ nhập nguyên liệu 33 Biểu đồ kế hoạch sản xuất nhà máy .33 Tính cân vật chất 34 4.1 Số liệu ban đầu 35 4.2 Tính cân vật chát cho dây chuyền sản xuất cho sữa tươi tiệt trùng có đường 35 CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN MÁY MĨC THIẾT BỊ 41 Xe bồn 41 Tank chứa sữa 41 Thiết bị ly tâm (chuẩn hóa sữa) 42 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng 43 Thiết bị đồng hóa I 43 Bồn cân cho thiết bị ly tâm 44 Máy rót .44 Thiết bị trùng 45 Thiết bị làm lạnh sau tiếp nhận 46 10 Thiết bị khí 47 11 Thiết bị phối trộn 47 12 Thiết bị lọc 48 13 Thiết bị đồng hóa lần 48 14 Hệ thống tiết trùng UHT 49 CHƯƠNG 5: CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM (TCVN 7028:2009) 51 Tiêu chuẩn cảm quan .51 Tiêu chuẩn lý- hóa 51 3.1 Hàm lượng kim loại nặng 51 3.2 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật dư lượng thuốc thú y 52 Tiêu chuẩn vi sinh vật 52 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Thành phần hợp chất chứa Nitơ sữa .7 Hình 1.2: Cấu tạo micelle casein .8 Hình 2.1 Bồn Pastmilk .23 Hình 2.2 Máy ly tâm 25 Hình 2.3 Đĩa quay ly tâm 26 Hình 2.4 Thiết bị gia nhiệt mỏng 27 Hình 2.5 Máy đồng hóa .28 Hình 2.6 Bồn chứa vơ trùng .31 Hình 2.7 Thiết bị rót đóng gói vơ trùng 32 Hình 4.2.Tank chứa sữa: Tetra Alsafe 41 Hình 4.3 Máy ly tâm Tetra Centri 42 Hình 4.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng Hisaka 43 Hình 4.5 Thiết bị đồng hóa Tetra Alex 43 Hình 4.6 Máy rót TetraPak A3 Speed 44 Hình 4.7 Thơng số kỹ thuật máy trùng 45 Hình 4.8 Thiết bị trùng 46 Hình 4.9 Thiết bị khí Tetra Almix 47 Hình 4.10 Thiết bị phối trộn Tetra Almix 48 Hình 4.11 Thiết bị đồng hóa Tetra Alex 48 Hình 4.12 Hệ thống tiệt trùng UHT 49 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số tiêu quan sữa bò .5 Bảng 1.2: Thành phần hóa học sữa số động vật người (% khối lượng) Bảng 1.3: Tỷ lệ thành phần -lactose monohydrate -lactose anhydrous giá trị nhiệt độ khác .10 Bảng 1.4: Đặc điểm số enzyme sữa 10 Bảng 1.5: tiêu chuẩn nước sản xuất (QCVN 02: 2009/ BYT) 15 Bảng 1.6: Tiêu chuẩn đường RE (TCVN 7986: 2008) 15 Bảng 1.7: Tiêu chuẩn chất ổn định, phụ gia (TCVN 6471- 98) .16 Bảng 3.1: Thời vụ nguyên liệu 33 Bảng 3.2: Biểu đồ nhập nguyên liệu 33 Bảng 3.3: Biểu đồ kế hoạch sản xuất .34 Danh mục sơ đồ Sơ đồ 2.1 Sơ đồ sản xuất sữa tiệt trùng bao bì 20 Sơ đồ 2.2 Sơ đồ sản xuất sữa tiệt trùng bao bì UHT 22 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ ly tâm tách béo 38 LỜI CẢM ƠN Qua đề tài đồ án: “ Thiết kế dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng suất 20 tấn/ ngày” chúng em có nhìn khái qt cơng việc thiết kế nhà máy chế biến sữa tươi tiệt trùng nói riêng thiết kế nhà máy thực phẩm nói chung, biết cách áp dụng kiến thức trường học hỏi thêm nhiều điều bổ ích Chúng em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô ngành Công nghệ thực phẩm tận tình giảng dạy, giúp đỡ chúng em học trường giúp chúng em có thêm nhiều kiến thức chuyên ngành để hồn thành tốt đồ án Đặc biệt hơn, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Nguyễn Thị Tuyết - giáo viên hướng dẫn Cơ tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt đồ án Tuy nhiên thiếu kinh nghiệm thực tế sản xuất chế biến nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Kính mong q Thầy Cơ Viện Kỹ thuật- Kinh tế biển Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu góp ý giúp chúng em củng cố thêm kiến thức để báo cáo hoàn thiện LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mỗi từ lọt lòng mẹ cần đến sữa để bắt đầu sống Sau sữa mẹ,sữa bò thực phẩm chứa chất dinh dưỡng đầy đủ cân đối Con người lớn lên từ trẻ sơ sinh đến người già sống gắn liền với sữa Các sản phẩm từ sữa bò đa dạng phong phú Từ nguyên liệu sữa bị người ta chế tác vơ vàn sản phẩm có cấu trúc trạng thái hương vị khác Sữa thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Trong sữa có đầy đủ tất chất dinh dưỡng cần thiết dễ thể hấp thu Ngoài thành phần protein, lactoza, lipit, muối khống cịn có tất loại vitamin chủ yếu, enzyme, nguyên tố vi lượng thay Đối với trẻ em, canxi sữa nguồn canxi không thay Trong số thức ăn tự nhiên người khơng có sản phẩm mà hỗn hợp chất cần thiết lại phối hợp cách có hiệu sữa Do sữa thành phần từ sữa từ lâu ưa chuộng sử dụng rộng rãi Thêm vào đó, năm gần chất lượng sống nâng cao nên nhu cầu sữa lớn Nắm bắt xu thị trường, cơng ty lớn sữa Vinamilk, TH True Milk đẩy mạnh sản xuất, định hướng phát triên nâng cao suất sản xuất, xây dựng quy trình khép kín đảm bảo chất lượng nguồn nguyên liệu Song theo thống kê từ Hiệp hội thức ăn gia súc Việt Nam sữa nước sản xuất đáp ứng 22% nhu cầu tiêu dùng Thêm vào đó, chứa nhiều chất dinh dưỡng nên sữa môi trường thuận lợi cho phát triển sinh vật Đế khắc phục điểm mà ta phải có phương pháp tiệt trùng, trùng, lên men nhằm kéo dài thời gian bảo quản, tăng giá trị cảm quan Sản phẩm sử dụng rộng rãi thị trường Việt Nam sữa tiệt trùng Do em định chọn đề tài: “Thiết kế dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng suất 20 sản phẩm/ngày." Trong trình chuẩn bị báo cáo, chắn khó tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận ý kiến 10 Lọc, tách khí 0.2% 4796.9 19187.62 959.38 Làm lạnh 0.1% 4787.31 19149.24 957.46 Ly tâm tách béo 0.1% 4782.52 19130.09 956.5 Gia nhiệt, khí 0.2% 4686.89 18747.56 937.38 Đồng hóa lần 0.1% 4677.52 18710.08 935.50 Thanh trùng 0.1% 4672.84 18691.36 934.57 Phối trộn 0.1% 4668.17 18672.68 933.63 Lọc, trữ đệm 0.1% 4870.85 19483.4 974.17 Đồng hóa lần II 0.1% 4865.98 19463.92 973.20 10 Tiệt trùng UHT 0.1% 4861.11 19444.44 972.22 11 Chiết rót 1% 4856.25 19425 971.25 12 Số hộp 1% 22295 89180 4459 Ghi chú: - Khối lượng đường phụ gia tính kg/mẻ - Lượng sữa cho ngày 19111.73 lít/ngày CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN MÁY MÓC THIẾT BỊ Xe bồn - Nhãn hiệu: HYUNDAI - Số loại: HD210 - Kích thước tổng thể(DxRxC)(mm): 47 9150x2250x2580 mm - Thể tích bồn chứa(l): 12000 - Động cơ: D6GA - Dung tích động 5899 (lít) - Cơng suất cực đại 224 PS/2500 v/ph - Thân ngồi: Inox 304 dày 1.5 mm - Thân (thân bồn, nắp, vách ngăn): Inox 304 dày 4mm Hình 4.1 Xe bồn chứa sữa nguyên liệu Vậy chọn xe để chở sữa luân phiên, xe lấy sữa, xe chở sữa Tank chứa sữa - Tỉ trọng ban đầu sữa : d=1,04(g/cm3) - Theo số liệu lượng sữa tươi ban đầu : 4807.69 (lít/mẻ) - Ngày có mẻ Chọn bồn làm lạnh sữa đủ để sản xuất ngày - Lượng sữa cho ngày sản xuất : 4807.69 x 4= 19230.76 (lít/ ngày) - Hệ số chứa đầy: 0,8 - Thể tích bồn chứa sữa cần chọn là: V= Hình 4.2.Tank chứa sữa: Tetra Alsafe 19230.76 =24038.45(l í t) 0.8  Nhãn hiệu - Thể tích: 30000 lít - Đường kính: 3600mm - Chiều cao: 5650mm - Khối lượng thiết bị: 6000kg - Thể tích chiếm chỗ: 98.5 m3 48 - Vật liệu chế tạo: thép không gỉ AISI 304 - Áp suất làm việc cực đại: 300kPa (3bar) Thiết bị ly tâm (chuẩn hóa sữa) - Lượng sữa cho vào chuẩn hóa là: 4782.52 lít/mẻ 4782.52 =9 56.5 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thiết bị là: 956.5 =1195.63 ¿ 0.8 Thiết bị ly tâm - Thông số kỹ thuật o Năng suất: 5000 lít/h o Cơng suất: 0.5 KW Hình 4.3 Máy ly tâm Tetra Centri o Áp suất khơng khí: 600kPa, 200Nl/phút o Nguồn điện: 200-400VAC, 50-60Hz o Trọng lượng: 200kg o Tổng trọng lượng: 430kg o Thể tích: 3,3 m3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng - Lượng sữa đem xử lý nhiệt là: 4686.89 lít/mẻ 4686.89 =937.38 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80% 49  Năng suất thiết bị là: 937.38 =1171.73 ¿ 0.8 Thông số kỹ thuật thiết bị trao đổi nhiệt dạng - Thương hiệu: Hisaka - Xuất xứ: Nhật Bản - Lương lượng: 2000 lít/h - Áp suất thiết kế: 4.0 MpaG max - Nhiệt độ làm việc (max): 180oC - Diện tích trao đổi nhiệt: 0.18 m2/unit – 2500 m2/unit Hình 4.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng Hisaka Thiết bị đồng hóa I - Lưỡng sữa đem đồng hóa 4677.52 lít/mẻ 4677.52 =935.5 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thiết bị là: 935.5 =1169.38 ¿ 0.8  Vậy chọn thiết bị đồng hóa Tetra Alex TetraPak  Các thông số thiết bị: - Năng suất: 2000 (l/h) - Áp suất làm việc 200bar (đồng hóa phương pháp sử dụng áp lực cao) - Kích thước thiết bị: 1435x1280x1390 mm - Cơng suất động cơ: 1,5 kW - Số lượng piston: - Đường kính piston: 28mm 50 Hình 4.5 Thiết bị đồng hóa Tetra Alex - Khối lượng thiết bị: 1250 kg  Số lượng thiết bị chọn:1cái Bồn cân cho thiết bị ly tâm - Đây bồn chứa sữa từ thiết bị gia nhiệt trước ly tâm sang thiết bị ly tâm - Bồn chứa thời gian ngắn nên thể tích 1000(l) đảm bảo - Công suất thiết bị: 2,2 KW/h - Chọn bồn cân tích 1000 lít - Kích thước bồn: 940x1500mm Máy rót - Lượng sữa cơng đoạn rót là: 4856.25 lít/mẻ 4682.2 =971.25 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thiết bị là: 971.25 =1214.06 ¿ 0.8 - Sữa rót vào hộp tích 220ml Vậy số hộp H= Hình 4.6 Máy rót TetraPak A3 Speed 1214.06 =5518 (hộp) −3 220× 10 Chọn thiết bị rót TetraPak A3 Speed - Chọn máy rót có suất tối đa 7000 (hộp/h) - Công suất thiết bị: 11KW/h Thiết bị trùng - Lượng sữa vào giai đoạn trùng là: 4672.84 lít/mẻ - Máy làm việc 5h/mẻ suất yêu cầu máy: 51 4672.84 =934.57 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thiết bị là: 934.57 =1168.21 ¿ 0.8  Chọn thiết bị Tetra therm lacta 10 Tetra pak - Năng suất: 5000 (lít/h) - Nhiệt độ trùng: 75oC - Thời gian giữ nhiệt: 15s - Nhiệt độ đầu vào ra:4oC - Lượng hơi: 13 kg/h - Lượng nước lạnh là: 1300 (lít/h) Kích thước: Hình 4.7 Thông số kỹ thuật máy trùng Capacity 5000 A B C 5300 2360 1800 D E F G H I 1000 1250 1300 1000 1850 1450 52 Hình 4.8 Thiết bị trùng Thiết bị làm lạnh sau tiếp nhận - Lượng sữa vào giai đoạn làm lạnh : 4787.31 lít/mẻ - Máy làm việc 5h/mẻ suất yêu cầu máy: 4787.31 =957.46 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thiết bị là: 957.46 =1196.83 ¿ 0.8  Chọn thiết bị làm lạnh nhanh kiểu Alpha-Laval - Năng suất 7500 (l/h) - Công suất thiết bị: 7,5 KW/h - Tiêu thụ lượng : nước lạnh 2oC, bar, 7500 lít/h - Công dụng : làm lạnh sữa nguyên liệu đầu vào từ 12oC xuống 4oC 53 - Nguyên lý hoạt động : thiết bị trao đổi nhiệt dạng - Kích thước : 200x500x900 (mm)  Vậy chọn số thiết bị máy 10 Thiết bị khí - Lượng sữa khí là: 4686.89 (lít/mẻ) - Năng suất thiết bị là: 4686.89 =937.38 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thiết bị là: 937.38 =1171.73 ¿ 0.8 Thống số kỹ thuật máy khí - Tên: Thiết bị khí chân khơng – VACUUM DEGASSER Hình 4.9 Thiết bị khí Tetra Almix - Loại: ZTD-2 - Năng suất: 2000 lít/h - Làm việc chân không: 0.064-0.087 Mpa - Tổng công suất: 6.2 KW - Kích thước thiết bị (dài x rộng x cao): 1135x780x3040 mm - Cân nặng: 350kg 11 Thiết bị phối trộn - Lượng sữa vào giai đoạn phối trộn là: 4668.17 lít/mẻ - Máy làm việc 5h/mẻ suất yêu cầu máy: 4668.17 =933.63¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thiết bị là: 54 933.63 =1167.04 ¿ 0.8 Thông số kỹ thuật: - Tên máy: Tetra Almix 10 - Loại máy: Trộn theo mẻ - Năng suất: 2000 lít/h Hình 4.10 Thiết bị phối trộn Tetra Almix 12 Thiết bị lọc - Lượng sữa bào thiết bị lọc 4870.85 lít/mẻ - Đặt mua thiết bị lọc khung với suất 1500 (lít/h), cơng suất khoảng 0,5 kW - Kích thước: 2000x1500x1000 13 Thiết bị đồng hóa lần - Lượng sữa vào gia đoạn đồng hóa lần 4865.98 lít/mẻ - Máy làm việc 5h/mẻ suất yêu cầu máy là: - 4865.98 =913.2 ¿ - Hiệu suất thiết bị: 𝜂 =80%  Năng suất thực tế máy là: 913.2 =1216.5¿ 0.8 Chế độ áp suất - Áp suất đồng hóa cấp 2: 200 bar - Áp suất đồng hóa cấp 1: 40 bar Hình 4.11 Thiết bị đồng hóa o Nhiệt độ dịng Tetra sữa: 65Alex C - Chọn thiết bị đồng hóa Tetra Alex Tetra Pak: áp đồng đồng hóa 200 bar, suất 5000 lít/h 55 Thơng số kĩ thuật thiết bị - Nước làm mát (áp lực 300>kPa, nhiệt độ 25oC, độ cứng